Connect with us

Hi, what are you looking for?

it-news.techit-news.tech

technology

تكنولوجيا البطاريات الجديدة للسيارات الكهربائية

يحتاج العالم إلى مزيد من الطاقة ، ويفضل أن يكون ذلك بشكل نظيف ومتجدد. تتشكل استراتيجيات تخزين الطاقة لدينا حاليًا بواسطة بطاريات الليثيوم أيون – في طليعة هذه التكنولوجيا – ولكن ما الذي يمكن أن نتطلع إليه في السنوات القادمة؟

  لنبدأ ببعض أساسيات البطارية: 

البطارية عبارة عن حزمة مكونة من خلية واحدة أو أكثر ، له قطب موجب (الكاثود)، وقطب سالب (الأنود) ، وفاصل و إلكتروليت. يؤثر استخدام المواد الكيميائية والمواد المختلفة لهذه على خصائص البطارية – مقدار الطاقة التي يمكن تخزينها وإخراجها ، ومقدار الطاقة التي يمكن أن توفرها أو عدد المرات التي يمكن تفريغها وإعادة شحنها (وتسمى أيضًا سعة التدوير).

تقوم شركات البطاريات باستمرار بإجراء تجارب للعثور على كيماويات أرخص وأكثر كثافة وأخف وزناً وأكثر قوة. تحدثنا إلى باتريك برنارد ، مدير أبحاث Saft ، الذي شرح ثلاث تقنيات جديدة للبطاريات ذات إمكانات تحويلية.

جيل جديد من أيونات الليثيوم

ما معنى هذا؟

في بطاريات الليثيوم أيون (Li-ion) ، يتم توفير تخزين الطاقة وإطلاقها من خلال حركة أيونات الليثيوم من القطب الموجب إلى القطب السالب ذهابًا وإيابًا عبر الإلكتروليت. يعمل القطب الموجب كمصدر أولي لليثيوم والقطب السالب كمضيف لليثيوم في هذه التقنية. 

يتم جمع العديد من المواد الكيميائية تحت اسم بطاريات Li-ion ، كنتيجة لعقود من الاختيار والتحسين بالقرب من الكمال في المواد النشطة الإيجابية والسلبية. أكاسيد المعادن الليثية أو الفوسفات هي أكثر المواد شيوعًا المستخدمة كمواد موجبة حالية. 

يتم استخدام الجرافيت ، وكذلك السيليكون أو أكاسيد التيتانيوم الصخرية كمواد سلبية.

من المتوقع أن تصل التقنية إلى حد الطاقة في السنوات القادمة مع المواد الفعلية وتصميمات الخلايا. ومع ذلك ، فإن الاكتشافات الحديثة جدًا لعائلات جديدة من المواد النشطة يجب أن تفتح الحدود الحالية. 

يمكن لهذه المركبات المبتكرة تخزين المزيد من الليثيوم في أقطاب موجبة وسالبة و ستسمح لأول مرة بدمج الطاقة والقوة. بالإضافة إلى ذلك ، مع هذه المركبات الجديدة ، يتم أيضًا أخذ ندرة وحساسية المواد الخام في الاعتبار.

ما هي مزاياها؟

اليوم ، تتيح تقنية بطاريات أيون أعلى مستوى من كثافة الطاقة بين جميع تقنيات التخزين الحديثة. يمكن ضبط الأداء مثل الشحن السريع أو نافذة التشغيل بدرجة الحرارة (-50 درجة مئوية حتى 125 درجة مئوية) من خلال الاختيار الكبير لتصميم الخلية والكيمياء. 

علاوة على ذلك ، تعرض بطاريات أيون مزايا إضافية مثل التفريغ الذاتي المنخفض جدًا والعمر الطويل جدًا.

متى يمكن أن يكون ذلك؟

من المتوقع نشر الجيل الجديد من بطاريات أيون المتقدمة قبل الجيل الأول من بطاريات الحالة الصلبة. ستكون مثالية للاستخدام في تطبيقات مثل أنظمة تخزين الطاقة (النقل البحري والسكك الحديدية والطيران و التنقل على الطرق الوعرة) حيث تكون الطاقة العالية والسلامة أمرًا إلزاميًا.

كبريت الليثيوم

ماذا يعني هذا؟

في بطاريات أيون ، يتم تخزين أيونات الليثيوم في مواد نشطة تعمل بمثابة هياكل مضيفة مستقرة أثناء الشحن والتفريغ. في بطاريات ليثيوم الكبريت (Li-S) ، لا توجد هياكل مضيفة. أثناء التفريغ ، يتم استهلاك أنود الليثيوم ويتحول الكبريت إلى مجموعة متنوعة من المركبات الكيميائية ؛ أثناء الشحن ، تتم العملية العكسية.

ما هي مزاياها؟

تستخدم بطارية Li-S مواد نشطة خفيفة للغاية الكبريت في القطب الموجب والليثيوم المعدني كقطب سالب. هذا هو السبب في أن كثافة طاقتها النظرية عالية بشكل غير عادي أربع مرات أكبر من كثافة Li-ion. هذا يجعلها مناسبة بشكل جيد لصناعات الطيران والفضاء.

اختارت شركة Saft وفضلت تقنية Li-S الواعدة القائمة على إلكتروليت الحالة الصلبة. يجلب هذا المسار التقني كثافة طاقة عالية جدًا وعمرًا طويلًا ويتغلب على العيوب الرئيسية لـ Li-S القائم على السائل (عمر محدود ، تفريغ ذاتي مرتفع ، …).

علاوة على ذلك ، تعد هذه التقنية مكملة لأيون Li-ion الصلب بفضل كثافة الطاقة الجاذبية الفائقة (+ 30٪ على المحك في Wh / kg).

متى يمكن أن نتوقع ذلك؟

تم بالفعل التغلب على حواجز التكنولوجيا الرئيسية ومستوى النضج يتقدم بسرعة كبيرة نحو نماذج أولية كاملة النطاق.

بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب عمرًا طويلًا للبطارية ، من المتوقع أن تصل هذه التقنية إلى السوق بعد Li-ion في الحالة الصلبة مباشرة.

Click to comment

Leave a Reply

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

You May Also Like

technology

قطعت تكنولوجيا الطاقة الشمسية شوطا طويلا منذ بداياتها في الخمسينيات من القرن الماضي.  أدت التقنيات وأساليب التصنيع الجديدة إلى تحسين الكفاءة بشكل كبير وخفض...

technology

نحن محاطون بالتكنولوجيا هذه الأيام. البرامج ، وتطبيقات الأجهزة المحمولة ، والطائرات بدون طيار ، و وسلاسل الكتل، والسيارات ذاتية القيادة ، والذكاء الاصطناعي...

technology

غالبًا ما يُسألون ، ما هي أفضل الألواح الشمسية جودة في أستراليا؟ ليس من السهل الإجابة عن هذا السؤال ، ولكن في الجدول أدناه...

technology

لماذا الألعاب المحمولة والأجهزة القابلة للارتداء؟ هناك عدة أسباب وراء قيام الناس بالبحث عن هذه الأشكال من الألعاب. أصبحت ألعاب الهاتف المحمول شائعة لأسباب...